გაგრძელებად ეწოდება კავშირებს, რომლებიც გამოყენებულია გახანგრძლივებისთვის ან გაზრდისთვის. გაგრძელებები საჭიროა, მაგალითად, რადგან არსებული გლინული ფურცლების სიგრძე ან სიგანე საკმარისი არ არის; მონტაჟისას ისინი საჭიროა ტრანსპორტირებადი ცალკეული ელემენტების ზომებისა და წონის შეზღუდვისთვის. გადაფარვებად ეწოდება ფურცლებს, რომლებიც ფარავენ გაგრძელებაში არსებულ შეწყვეტას. ყველა სხვა კავშირი, განსაკუთრებით კი სხვადასხვა მიმართულების ფერმის ღეროებსა და სხვადასხვა სიბრტყეში მდებარე მზიდებს შორის, აღინიშნება როგორც ჩართვები.
ჩვეულებრივ გაგრძელებებში გადაბმის სამაგრები და მოქლონები განისაზღვრება სრული ძალის მიხედვით. ამიტომ ნორმალურ გაგრძელებაში არ მოითხოვება, რომ გაგრძელების ზედაპირები ერთმანეთს ეხებოდეს.
ძირითად გამოყენების სფეროს დაჭიმული და შეკუმშული ღეროებისა (ეს არის ნამდვილი ღეროები, რომლებიც ძირითადად ნორმალური ძალებით იტვირთება) წარმოადგენს ფერმები. ამ თავის განხილვებში უგულებელყოფილია შეკუმშული ღეროების გადახრის საფრთხე. პირველ რიგში განიხილება სტატიკური სიმტკიცე.
ხვრელების გამოკლება გაჭიმულ წნელებში
მზიდუნარიანობა: დაჭიმულ ღეროში დაძაბულობითი მდგომარეობა ხვრელების/ღიობების გამო მნიშვნელოვნად ლოკალურად იცვლება. პროპორციულობის არეში დაძაბულობათა განაწილება შეესაბამება დასუსტებულ კვეთს (სურ. 1). მართკუთხა ღეროში ყველაზე დიდი გრძივი დაძაბულობა A. Henning-ის მიხედვით არის:
maxσ = σm*[3-(d/b) + 0,8(d/b)2]
სურ. 1 - გრძივი და განივი დაძაბულობები გახვრეტილ ძელზე a) A. Henning-ის მიხედვით; b) M. Rudeloff-ის მიხედვით
ზღვრულ შემთხვევაში d/b = 0 ძალიან განიერი ლამელებისთვის აქედან გამოდის maxσ = 3σm და სურ. 1a-ზე ნაჩვენები შემთხვევისთვის d/b = 1/3 არის maxσ = 2,42 σm. სიგრძივი დაძაბულობის გარდა არსებობს განივი და ჭრილობითი დაძაბულობებიც. ყველაზე დიდი დაძაბულობა ხვრელის გარსზეა. იქ ჩნდება პირველი მუდმივი დეფორმაციები, ანუ დაძაბულობის პიკები იშლება და ჩნდება დაძაბულობათა გათანაბრება კვეთაზე. ხვრელების უბანში შესამჩნევი მუდმივი დეფორმაციები მხოლოდ მაშინ ჩნდება, როცა დაზიანებულ კვეთაზე საშუალო დაძაბულობა σm გადალახავს გაწელვის ზღვარს σFO. ღეროს მთლიანი დილატაცია SF = Fm * σF-ის დროს მხოლოდ უმნიშვნელოდ მეტია, ვიდრე ხვრელების გარეშე ღეროს შემთხვევაში. (Fm არის უმცირესი კვეთის ფართობი)
ჭიმვაზე გამოცდებში მოქლონიანი ღეროებით მტვრევა ყოველთვის დასუსტებულ კვეთებში ჩნდება. მტვრევისას დატვირთვა, ჩვეულებრივ პირობებში, საკმარისად ზუსტად არის SB = Fn * σB. გაწყვეტის ცდებმა გაჭიმულ ღეროებზე ღია ხვრელებით აჩვენა მტვრევის სურათები, როგორც სურ. 2.
სურ. 2 - დაჭიმული ღეროების რღვევის სურათები
შენადუღებული შეერთებების ცდებში დადასტურდა, რომ შტრეფებითა და ერთი რიგის მოქლონებით შესრულებულ გაგრძელებებს უფრო მცირე გამძლეობა აქვთ, ვიდრე რამდენიმე ერთმანეთის უკან განლაგებული რიგის მოქლონებით შესრულებულ გაგრძელებებს. ამის მიხედვით, მახასიათებელ კვეთში მორღვევისას საშუალო ძაბვა σB შეადგენდა:
დაჭიმული ღეროების განზომილების დადგენის წესი: ჩვეულებრივი გაანგარიშების მიხედვით, საშუალო გაწევის დაძაბულობისთვის უნდა სრულდებოდეს σm = S/Fm ≤ დასვσ და ეს ყველა გადამწყვეტ კვეთში Fm. ხვრელების გამოკლება განისაზღვრება მართობული კვეთისთვის, სადაც ხვრელების რაოდენობა ყველაზე მეტია, და შეიძლება მოხდეს, რომ გატეხილმა კვეთმა მეტი ხვრელით მისცეს Fm-ის უფრო მცირე მნიშვნელობა (სურ. 2). ამ თვალსაზრისით ნაგლინ პროფილებში Fm გამოითვლება განშლით. რთულ კვეთებში მოქმედება ასევე იგივე პრინციპით ხორციელდება.
Fm/F-ის თანაფარდობა წესისამებრ მერყეობს 0,8-სა და 0,9-ს შორის, ანუ ხვრელების გამოკლება ΔF = F – Fm შეადგენს ღეროს მთელი კვეთის F 10%-დან 20%-მდე. დიდი ობიექტების შემთხვევაში ΔF ძლიერ მოქმედებს წონაზე, ამიტომ ღირს მცირე ხვრელური გამოკლების მქონე კვეთების მოძებნა.
დეფორმაციები: დაჭიმული ღეროების ელასტიკური დაგრძელება ხვრელებით ძლივს აღემატება შესადარებელ გაუხვრეტელ ღეროებს. შეერთებების ჯამური დაგრძელება თითქმის იმდენივეა, რამდენიც გაგრძელებული ლამელებისა. ამიტომ ფოლადის კონსტრუქციების დეფორმაციის გამოთვლისთვის საკმარისია განისაზღვროს გაუფერულებელი ღეროების E და F მნიშვნელობებით ელასტიკური დაგრძელებები. თხევადობის წინააღმდეგ უსაფრთხოება ნაკლოვანი ღეროების შემთხვევაში უფრო დიდია, ვიდრე, მაგალითად, შეკუმშული ღეროების შემთხვევაში.
ძალების განაწილება მოქლონებში
სლ.3
ძალის S განაწილება ღეროში ცალკეულ მოქლონებზე დამოკიდებულია მის ელასტიკურ თვისებებზე; იგი არის „სტატიკურად განუსაზღვრელი“. ნახ. 3 შემთხვევაში განაწილება N1, N2, … დამოკიდებულია მოქლონებისა და შეერთებული ფურცლების დეფორმაციაზე, ის იცვლება Fშემკვრელის/Fღეროს შეფარდებით. Fშემკვრელი ≠ Fღერო შემთხვევაში მოქლონებში უკიდურესი ძალები აღარ არის თანაბრად დიდი (ნახ. 50a). Fშემკვრელი/Fღეროს შეფარდების შემცირებასთან ერთად Nn მცირდება, N1 უახლოვდება S-ს. ლამელების ძალიან განსხვავებული სისქის შეერთება (ნახ. 4b) მიზანშეწონილი არ არის პირველი მოქლონის გადატვირთვის გამო.
სურ. 4 - მოქლონების დატვირთვა Fშტაპ > Fდამჭერი
ფირფიტები და შემკავებელი ზოლები მყარია, მხოლოდ მოქლონებია ელასტიკური (სურ. 5a). მაშინ ყველა მოქლონი ერთნაირ მოღუნვას იღებს, ხოლო მოქლონებში ყველა ძალა თანაბარი უნდა იყოს.
მოქლონები მყარია, მხოლოდ ლამელები და დამჭერები — ელასტიკური (სურ. 5ბ). რადგან შტოგსა და დამჭერებში პირველი და ბოლო მოქლონის შორის დაგრძელებები თანაბარი უნდა იყოს, ამიტომ მიიღება N2 = N3 = … = Nn-1 = 0, გარდა N1 = S * x1.
სლ.5
ძალების რეალური განაწილება მდებარეობს ამ ზღვრულ შემთხვევებს შორის. თუ დატვირთვა იზრდება, პირველ რიგში კიდურ მოქლონებში ჩნდება მუდმივი დეფორმაცია, ყველაზე ძლიერად დატვირთული მოქლონები განიტვირთება და ძალების განაწილება ხდება უფრო და უფრო თანაბარი. უფრო დიდი დეფორმაციების წარმოშობის შემდეგ, ძალების განაწილება უახლოვდება იმ შემთხვევას, როდესაც ლამელები და შემკვრელები ხისტია, ანუ მოქლონებში ძალები თითქმის თანაბარია, იმ შემთხვევაში, თუ განმსაზღვრელი არის მოქლონის წანაცვლება.
გატეხვის დატვირთვა: რივეტების ჩასმის წესი თითქმის არ ახდენს გავლენას τBV-ზე. შეერთების ჭრაზე გამძლეობა τBV პრაქტიკულად დამოუკიდებელია რივეტების რაოდენობისგან, მათი განლაგებისგან, რივეტიანი შეერთების ფორმისგან; გატეხვის დატვირთვა კარგ მიახლოებაში შეესაბამება ყველა რივეტზე თანაბარ დატვირთვას. იგივე მტკიცებები, სხვათა შორის, ვრცელდება ჩვეულებრივ ჭანჭიკიან შეერთებებზეც, საიდანაც შეიძლება დავასკვნათ, რომ სრიალის წინააღმდეგობა ტვირთამწეობაზე არსებით გავლენას არ ახდენს.
ზომვადება: ფოლადის კონსტრუქციებსა და ცენტრულად დატვირთულ შტაბებში ითვლება თანაბარი განაწილებით, ანუ თითოეულ მოქლონზე N = S/n. რადგან გრძელ შეერთებებში პირველი მოქლონები უკვე ადრევე ზედმეტად იტვირთება, ამიტომ ერთიმეორის მიყოლებით 6-ზე მეტი მოქლონის გამოყენებას, შეძლებისდაგვარად, ერიდებიან.
ცოცვისადმი წინააღმდეგობა: შეერთებებში ცოცვა უკვე შედარებით მცირე დატვირთვისას ჩნდება. ცოცვისადმი წინააღმდეგობა პირველ რიგში დამოკიდებულია მოჭერის ძალაზე, რომელიც მრავალი ფაქტორის გავლენით იცვლება. იგი უგულებელყოფილი რჩება მოქლონებითა და აქამდე გავრცელებული ჭანჭიკებით შეერთებების ზომვისას. ყურადღება ეთმობა მაღალი ხარისხის ჭანჭიკებით შეერთებებს.
რივეტებში ძალების განაწილება სიგანის მიხედვით: რივეტების თანაბარი დაშორებებისას, ძალის მიმართულებისადმი მართობულად (სურ. 6a), ცალკეულ რივეტებს ეკუთვნით განივი კვეთის ერთნაირი სიგანის a ზოლები, შესაბამისად, პირველ მიახლოებაში რივეტებში ძალები N = a t σ თანაბრად დიდია. რივეტების არათანაბარი შუალედების შემთხვევაში განაწილება სტატიკურად განუსაზღვრელია; სურ. 6b-ის შემთხვევაში იგი ხორციელდება ბერკეტის კანონის მიხედვით.
ნახ. 6
დაჭიმული ღერო
გაგრძელება: გაგრძელება სიმეტრიული შემკვრელებით (სურ. 3 და 4). ღეროში ძალა S გაგრძელების ადგილზე მხოლოდ შემკვრელმა უნდა აიტანოს. გაგრძელების ადგილზე მოქლონებიც ასევე უნდა დაითვალოს S-ის მიხედვით, რადგან მათ მთელი ძალა უნდა გადასცენ გაგრძელებულ ღეროს შემკვრელებზე.
ერთმხრივი სამაგრით შესრულებული გაგრძელებები დაკავშირებულია მნიშვნელოვან დამატებით მოხრის ძაბვებთან შეერთებულ ფურცლებში, სამაგრებში და მოქლონებში. გაგრძელებების ერთმხრივი გადაფარვა დიდი დეფორმაციების გამო გამოიყენება მხოლოდ მაშინ (სურ. 7), როცა ღერო მოხრაზე მტკიცეა ან როცა გვერდულად არის დაჭერილი ისე, რომ ვერ გადაიხრება.
სლ.7
შუალედური შეერთება – როცა შემაერთებელი ზოლები ვერ ეყრდნობა უშუალოდ გაგრძელებულ ფურცლებს, ჩამკეტებსა და ფურცლებზე მნიშვნელოვნად უფრო დიდი მოხრის ძაბვები წარმოიქმნება. ამიტომ m შუალედური ფენის რაოდენობის მიხედვით ირჩევენ n’ ჩამკეტების უფრო დიდ რაოდენობას, ვიდრე n უშუალო გადაფარვისას.
სლ. 8
რთულ კვეთებში შემკავებელი ზოლები ისე ნაწილდება, რომ თავიდან იქნეს აცილებული ლოკალური დაძაბულობის მატება, ამიტომ შემკავებელი ზოლების ცალკეული ზედაპირები განისაზღვრება იმ კვეთის ნაწილის ზედაპირის მიხედვით, რომელსაც ისინი ფარავენ, შეძლებისდაგვარად სიმძიმის ცენტრის მდებარეობის შენარჩუნებით. ამ წესიდან გადახრილი შემკავებელი ზედაპირების განაწილებები დაკავშირებულია დაძაბულობათა განაწილების ცვლილებებთან. სურ. 9-ზე ნაჩვენებია ერთკედლიანი, ხოლო სურ. 10-ზე ორნაწილიანი ღეროს გაგრძელება 4 ვერტიკალური ფურცლით და ერთი გვერდით კუთხედებს შორის.
ნახ. 9
ნახ. 10
შეერთება: დაჭიმული ღეროების შეერთებებისთვის ძირითადად მოქმედებს იგივე დამოკიდებულებები, როგორც გაგრძელებისთვის. ცდებმა აჩვენა ძალის სიმეტრიული შეტანის დიდი უპირატესობა. ცალმხრივი შეერთებისას მიიღება ძლიერი მოხრა სიგრძით და განივად (სურ. 11). მნიშვნელოვანი დამატებითი მოხრის ძაბვების მიუხედავად, თითქმის სრულად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ცალმხრივად შეერთებული L და C ღეროები. ერთი შეერთების დატვირთვაუნარიანობა შეიძლება ნახევრამდე შემცირდეს, თუ დამატებითი მოხრის მომენტების გასათანაბრებლად ზომები არ არის მიღებული.
სლ.11
გაგრძელებების გადაფარვისთვის არ უნდა იქნას გამოყენებული კვანძური ფურცლები, ამისთვის უნდა გათვალისწინდეს განსაკუთრებული სამაგრები. კვანძურ ფურცელთან მიერთება ადვილდება, როცა ღეროს კვეთის დიდი ნაწილი კვანძური ფურცლის სიბრტყეში ხვდება.
სურ. 12 - შეერთებები შემაერთებელი კუთხურით და მის გარეშე
დაჭიმული ღერო
დაჭიმული ღეროების გაგრძელებისა და შეერთებისთვის მოქმედებს იგივე პრინციპები, რაც დაჭიმულ ღეროებზე, და მათ შემთხვევაშიც მთლიანი ძალა გადაიცემა მოქლონებითა და შესაკრავებით, ანუ ღეროს სრული ფართობის F-ის მიხედვით განისაზღვრება Fподvezica და Fs, შესაბამისად Fl. წესის მიხედვით გაგრძელებების ზედაპირები არ არის ზუსტად მორგებული. შენობათა ფოლადის კონსტრუქციებში, მრავალსართულიან სვეტებზე, რომლებიც მხოლოდ შეკუმშვაზეა დატვირთული, გამოიყენება გაგრძელებების უფრო მცირე გადაფარვით გატარების შესაძლებლობა. შეკუმშული ღეროების ტარიანობა ამოიწურება, თუ მანამდე არ დადგა არამდგრადობის შემთხვევები, უმეტესად დენადობის ზღვარის მიღწევით, რადგან მაშინ ჩნდება დიდი დეფორმაციები და ღერო გვერდულად იღუნება. მოქლონებით შევსებულ ხვრელებს ამ პროცესზე რაიმე შესამჩნევი გავლენა არ აქვს.
შეკრულ კონსტრუქციების დაღლილობაზე გამძლეობა
დაძაბულობის გამძლეობის თვალსაზრისით მოქლონებულ შეერთებებში უპირველეს ყოვლისა გადამწყვეტია ხვრელებზე წარმოქმნილი დაძაბულობის პიკები. დაღლილობის გამძლეობა ხვრელების არსებობითაც კი საგრძნობლად მცირდება. ღია ხვრელების მქონე ღეროები დაჭიმვის ქვეშ ჩატარებულ დაღლილობის გამოცდებში მტვრევად კვეთებში ტყდებიან და დაღლილობითი მტვრევა იწყება ხვრელის კიდეზე წარმოქმნილი ბზარებით, რომლებიც განივად სულ უფრო და უფრო ვრცელდება. ამიტომ გლუვ ხვრელებს განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს. ნახ. 13-ზე მოცემულია ბრტყელი ღეროების დაღლილობის გამძლეობა სხვადასხვა კლასის მიხედვით (მარჯვნივ არის ფოლადის უფრო მაღალი კლასი). უფრო დიდი წინასწარი დატვირთვების σu დროს ორივე მასალა უძლებს დაღლილობის სიმტკიცეს σDz დენადობის ზღვარზე მაღლა. დაძაბულობის ამპლიტუდა ორივე კლასისთვის დაახლოებით ერთნაირია.
სურ. 13 - დაღლაზე სიმტკიცე σDz
ნაცვლადმომქცევი დატვირთვისას, დაჭიმვასა და დაწოლაზე მოქლონებულ შეერთებებზე ძირითადად მოქმედებს ისეთივე დამოკიდებულებები, როგორც ცალმხრივი დატვირთვებისას. აღსანიშნავია, რომ ნაცვლადმომქცევი დატვირთვისას დაძაბულობის ამპლიტუდა დაახლოებით 1,5-ჯერ დიდია (სურ. 14), მაგრამ ამ დატვირთვისას მოქლონები მნიშვნელოვნად უფრო მეტად არის საფრთხეში, ვიდრე ცალმხრივი დატვირთვისას.
სურ. 14 - მოქლონიანი შეერთებების დაღლილობის სიმტკიცე დაჭიმვაზე